專利名稱：無紡材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無紡材料。
背景技術：
無紡材料或織物是一種纖維狀材料，通常由天然纖維或人造材料通過將纖維機 械粘合或熱粘合而制成。無紡材料的一個實施例是包括若干層的多層材料，每一層均可利用紡粘或熔噴 過程制成。在紡粘過程中，將原材料擠壓成細纖維(大約幾微米)，并將擠壓后的纖維無 序地布置在輸送帶上。在熔噴過程中，擠壓纖維，然后將其噴到另一層上或直接噴到輸 送帶上。然后將這些層機械粘合或熱粘合，即通過熱粘合或水刺。此外，可向材料本身 或者以局部處理形式提供添加劑，例如表面活性劑、抗靜電劑、浸滲劑、氟碳化合物、 防燃劑等。已公知在各制造步驟中所用的參數影響最終材料的性質。此外，公知由電紡(靜電紡紗)制成的納米纖維形成無紡材料。例如，US 2006/0290031公開了這樣一種方法，即在由帶電電極和反電極之間的電勢差產生的電 場中利用靜電紡紗從聚合物溶液制造納米纖維。利用旋轉的帶電電極的表面將用于紡紗 的聚合物溶液供應到電場中，同時在帶電電極的周面的靠近反電極的一部分上形成紡紗 表面，借此實現高紡紗性能。此外，該發明涉及一種用于實施該方法的裝置，其中帶電 電極樞轉，并通過其周面的一部分(底部)浸沒在聚合物溶液中，同時使反電極對著帶電 電極的外周的自由部分定位。WO 2008/011840公開了一種用于通過聚合物溶液的靜電紡紗制造納米纖維的裝 置的集電極，該集電極包含導電的薄壁電極主體，在該電極主體中形成至少一個開口， 在該開口的周面上布置邊界，在電極主體的內部空間中安裝有至少一個電極保持件，該 電極保持件與緊固在紡紗腔中的至少一個支架連接，而電極保持件布置在開口邊界的后方。WO 2008/028428公開了一種在用于通過聚合物溶液的靜電紡紗制造納米纖維的 裝置中的、細長形狀的旋轉式紡紗電極，該紡紗電極包括一對端面，在這對端面之間定 位有由線形成的紡紗部件，這些紡紗部件沿旋轉式紡紗電極的周面與該旋轉式紡紗電極 的旋轉軸線平行地等距分布，所述端面由非導電材料制成，并且所有紡紗部件均以導電 方式互連。WO 2007/137530公開了一種用于通過聚合物溶液的靜電紡紗制造納米纖維的 裝置，該裝置包括紡紗腔，聚合物溶液的容器位于該紡紗腔內，細長形狀的旋轉式紡紗 電極的周面的一部分伸到所述容器中，該旋轉式紡紗電極與直流高壓電源的一個電極相 連，與紡紗電極相對布置在紡紗腔內的集電極與該直流高壓電源的反電極連接，同時紡 紗電極的周面的一部分伸到容器內的聚合物溶液內，聚合物溶液的容器被分成入口部和 設有出口的出口部，至少一個入口通向該入口部，并且紡紗電極的周面的一部分伸到該 入口部中。
WO 2006/108364公開了這樣一種織物，其包含至少一層直徑為600納米的聚合 納米纖維，該聚合納米纖維通過聚合物溶液的靜電紡紗而制成。聚合納米纖維包含溶解 或分散在進行靜電紡紗的聚合物溶液中的低分子物質顆粒，可以是通過溶解或分散在進 行靜電紡紗的溶液中的原始低分子物質的后繼化學反應產生的低分子物質顆粒。本發明 還涉及納米纖維層的制造方法，該方法通過在由帶電電極和反電極之間的電勢差產生的 電場中進行靜電紡紗而由聚合物溶液制造納米纖維層，其中通過旋轉的帶電電極的表面 使聚合物溶液進入電場中進行紡紗，同時在該電場中形成的納米纖維被帶至反電極，并 沉積在其專用表面上。紡紗用的聚合物溶液包含低分子物質顆粒，這些低分子物質顆粒 在紡紗時與聚合物一起被捕獲到產生的納米纖維中。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供一種無紡材料，該無紡材料包括·紡粘層，該紡粘層包括平均直徑在12至25微米之間的纖維；·熔噴層，該熔噴層與所述紡粘層相鄰并包括平均直徑在2至5微米之間的纖 維；以及·電紡層，該電紡層與所述熔噴層相鄰并包括平均直徑在100至400納米之間的 納米纖維；其中，所述電紡層的基重為至少0.2g/m2，所述熔噴層的總基重為所述電紡層 的總基重的至少兩倍，并且所述材料中的所有熔噴層的總基重構成該材料的基重的至少 3%。這些特征尤其提供一種具有必要操作參數的材料，這些參數例如與過濾性、透氣
性、基重等相關。所述紡粘層可包括平均直徑在12至20微米之間的纖維。此外，所述無紡材料可設置成·所述紡粘層的平均孔徑在70至120微米之間；·所述熔噴層的平均孔徑在15至25微米之間；并且·所述電紡層的平均孔徑在500納米至2微米之間所述紡粘層的平均孔徑可為相鄰的所述熔噴層的平均孔徑的2.8至8倍。所述熔噴層的平均孔徑可為相鄰的所述電紡層的平均孔徑的7.5至50倍。所述紡粘層的纖維的平均直徑可為所述熔噴層的纖維的平均直徑的2.4至10 倍。所述熔噴層的纖維的平均直徑可為所述電紡層的纖維的平均直徑的5至50倍。所述層可以以間斷方式相互粘合。所述紡粘層可以由從以下材料構成的組中選出的材料制成，這些材料即聚 酯、PLA、聚烯烴、聚丙烯和聚乙烯。所述熔噴層可以由從以下材料構成的組中選出的材料制成，這些材料即聚 酯、聚烯烴、聚丙烯、聚氨酯、乳膠、彈性粘合劑、彈性體聚乙烯和彈性體聚丙烯。所述電紡層可以由從以下材料構成的組中選出的材料制成，這些材料即 PVA、PVA C、PA 6、PA 6/12、PA 12、PAA、PAN、PEOX、PESO、PS、PUR、PVP、
PVP>聚烯烴、聚丙烯和聚乙烯。
根據本發明的另一方面，提供一種無紡材料，該無紡材料包括·平均孔徑在70至120微米之間的紡粘層；·與所述紡粘層相鄰并且平均孔徑在15至25微米之間的熔噴層；以及·與所述熔噴層相鄰并且平均孔徑在500納米至2微米之間的電紡層其中，所述電紡層的基重為至少0.2g/m2，所述熔噴層的總基重為所述電紡層 的總基重的至少兩倍，并且所述材料中的所有熔噴層的總基重構成該材料的基重的至少
3 % ο此外，所述無紡材料可設置成·所述紡粘層包括平均直徑在12至25微米之間的纖維；·所述熔噴層包括平均直徑在2至5微米之間的纖維；并且·所述電紡層包括平均直徑在100至400納米之間的納米纖維。所述紡粘層可包括平均直徑在12至20微米之間的纖維。所述紡粘層的平均孔徑可為相鄰的所述熔噴層的平均孔徑的2.8至8倍。所述熔噴層的平均孔徑可為相鄰的所述電紡層的平均孔徑的7.5至50倍。所述紡粘層的纖維的平均直徑可為所述熔噴層的纖維的平均直徑的2.4至10 倍。所述熔噴層的纖維的平均直徑可為所述電紡層的纖維的平均直徑的5至50倍。
所述層可以以間斷方式相互粘合。所述紡粘層可由從以下材料構成的組中選出的材料制成，這些材料即聚酯、 PLA,聚烯烴、聚丙烯和聚乙烯。所述熔噴層可由從以下材料構成的組中選出的材料制成，這些材料即聚酯、 聚烯烴、聚丙烯、聚氨酯、乳膠、彈性粘合劑、彈性體聚乙烯和彈性體聚丙烯。所述電紡層可由從以下材料構成的組中選出的材料制成，這些材料即PVA、 PVA C、PA 6、PA 6/12、PA 12、PAA、PAN、PEOX、PESO、PS、PUR、PVP、PVP、
聚烯烴、聚丙烯和聚乙烯。
為理解本發明并清楚本發明在實踐中如何實施，現在參照附圖僅以非限制性實 施例方式描述實施方式，在附圖中圖IA至圖IC是無紡材料的示意性剖視圖。
具體實施例方式如圖IA至圖IC所示，提供整體以附圖標記10表示的無紡材料。材料10包括 至少三個層紡粘層(S) 12、熔噴層(M) 14以及納米纖維的溶劑基或水基電紡或熔融電 紡層(E)(以下統稱為電紡層)16。應當理解，用在這里時術語“層”既指不同的層，即由單個層形成的層，也指 一個疊一個形成或布置的多個相似的層，例如一個疊一個形成的相同類型(即，紡粘、 熔噴或電紡)的多個層可視為是該種類型的單個層。參照圖1A，示出了材料10，其包括紡粘層12、熔噴層14以及電紡層16。這樣的材料通常表示為SME。圖IB示出了材料10的另一實施例，其包括第一紡粘層12、熔噴層14、電紡層 16以及第二紡粘層12。這樣的材料通常表示為SMES。圖IC示出了材料10的又一實施例，其是對稱的并包括第一紡粘層12、第一 熔噴層14、電紡層16、第二熔噴層14以及第二紡粘層12。這樣的材料通常表示為 SMEMS。應當理解，圖IA至圖IC所示的實施例并非限制，并且材料可包含任何層組合 而不背離本發明的精神和范圍，只要材料包含至少三個層，依次為一個S、一個M和一 個E即可。根據上述任一實施例，這些層可以以間斷方式相互粘合，例如在材料10的表面 上形成圖案。紡粘層12可包括平均直徑在12至25微米范圍內，或者更具體地說在12至20 微米范圍內的纖維。紡粘層12的平均纖維直徑可以是熔噴層14的平均纖維直徑的2.4至 10倍。紡粘層12的平均孔徑可在70至120微米之間。紡粘層12的平均孔徑可以是熔 噴層14的平均孔徑的2.8至8倍。熔噴層14可包括平均直徑在2至5微米范圍內的纖維。熔噴層14的平均纖維 直徑可以是電紡層16的平均纖維直徑的5至50倍。熔噴層14的平均孔徑可以在15至 25微米之間。熔噴層14的平均孔徑可以是電紡層16的平均孔徑的7.5至50倍。電紡層16可包括平均直徑在100至400納米(0.1至0.4微米)范圍內的納米纖 維。電紡層16的平均孔徑可以在15至25微米之間。電紡層16的平均孔徑可以在500 至2000納米(0.5至2微米)之間。電紡層16的基重為至少0.2g/m2 (gsm)。熔噴層14的基重為電紡層16的基重的 至少兩倍。此外，熔噴層14的重量為整個材料的重量的至少3%。紡粘層12可以以任何已知的方式例如由連續纖維形成，迫使連續纖維通過具有 毛細管直徑在約0.35至0.8mm的范圍內、孔密度在約2000至8000孔/米范圍內的噴絲 頭的擠壓機。連續纖維可由任何合適材料制成，包括但不限于包括PLA、聚烯烴、聚丙 烯或聚乙烯在內的聚酯級材料。熔噴層14可以以任何已知的方式例如由擠壓通過毛細管直徑在約0.2至0.5mm 的范圍內、孔密度在約15至50孔/英寸范圍內的噴絲頭的纖維形成。可利用熱氣流將 擠壓后的聚合物拉拔成細纖維，從而形成熔噴層。熔噴層14可由任何合適材料制成，包 括但不限于聚酯、聚烯烴、聚丙烯、聚氨酯、乳膠、彈性粘合劑、彈性體聚乙烯或者彈 性體聚丙烯。電紡(E)層可以以任何已知的方式制成，并可由PVA、PVA C> PA6、PA 6/12、 PA 12、PAA、PAN、PEOX、PESO、PS、PUR、PVP> PVP> 聚烯烴、聚丙烯或聚乙烯制成。層12、14、16中的任何一個或多個層可制成為以上所列的兩種或更多種材料或 任何其他合適材料形成的雙組分纖維。這些層可直接形成在相鄰層上(例如，在參照圖IA示出并描述的實施例中，熔 噴層14可直接形成在其相鄰的紡粘層12上，電紡層16可直接形成在熔噴層上)，之后使這些層相互粘合。另選的是，可獨立形成各層，然后以合適的順序解繞(例如，在參照 圖IA示出并描述的實施例中，將這些層布置成使得熔噴層14位于紡粘層12和電紡層16 之間)，之后使這些層相互粘合。橫過材料10的孔徑梯度允許以相鄰層之間的減小壓降進行高程度過濾。應理 解，當紡粘層面向待過濾介質時(例如，在用于期望功能是在空氣到達使用者之前對其 進行過濾的空氣過濾器時，紡粘層12通常會背向使用者)，這樣的布置會在不放棄由電 紡層16所提供的高水平過濾的情況下提高材料的透氣性。根據以上給出的任意實施例以及根據本發明范圍內的任何實施例的材料相對于 不具有電紡層的類似形成的材料具有若干優點。例如，其在“防水性(hydro-head)”測 試(旨在測量耐水性的測試)中獲得高分，呈現較低孔徑和較窄孔隙分布、并且對穿過其 厚度的氣體來說呈現橫過材料的較低壓降。這樣的材料尤其在以下應用中會是有用的·例如由于其低重量、高重量、高透氣性、阻流性以及容納細固體顆粒的性 能，該材料可用于尿布內襯或其他尿布構件； 例如由于其低孔徑(使其成為細菌屏障)、低重量、透氣性以及其阻流性，該 材料可用于醫療服裝和面罩；并且·該材料對于制造高效/低壓降過濾介質是有用的。小孔徑以及橫過其表面經 歷的低壓降使其適用于制造HEPA過濾器(高效微粒空氣過濾器)以及/或者ULPA過濾 器(超高效微粒空氣過濾器)。應清楚，在不背離本發明的精神和范圍的情況下，材料10還可用于除上述以外 的應用。本領域技術人員容易理解，在不背離本發明范圍的情況下經過必要修改，可做 出多種改變、變型和改進。
權利要求
1.一種無紡材料，該無紡材料包括 紡粘層，該紡粘層包括平均直徑在12至25微米之間的纖維； 熔噴層，該熔噴層與所述紡粘層相鄰，并包括平均直徑在2至5微米之間的纖維；以及 電紡層，該電紡層與所述熔噴層相鄰，并包括平均直徑在100至400納米之間的納 米纖維；其中，所述電紡層的基重為至少0.2g/m2，所述熔噴層的總基重為所述電紡層的總基 重的至少兩倍，并且所述材料中的所有熔噴層的總基重構成該材料的基重的至少3%。
2.根據權利要求1所述的無紡材料，其中所述紡粘層包括平均直徑在12至20微米之 間的纖維。
3.根據權利要求1或2所述的無紡材料，其中 所述紡粘層的平均孔徑在70至120微米之間； 所述熔噴層的平均孔徑在15至25微米之間；并且 所述電紡層的平均孔徑在500納米至2微米之間。
4.根據上述任一權利要求所述的無紡材料，其中所述紡粘層的平均孔徑為相鄰的所 述熔噴層的平均孔徑的2.8至8倍。
5.根據上述任一權利要求所述的無紡材料，其中所述熔噴層的平均孔徑為相鄰的所 述電紡層的平均孔徑的7.5至50倍。
6.根據上述任一權利要求所述的無紡材料，其中所述紡粘層的纖維的平均直徑為所 述熔噴層的纖維的平均直徑的2.4至10倍。
7.根據上述任一權利要求所述的無紡材料，其中所述熔噴層的纖維的平均直徑為所 述電紡層的纖維的平均直徑的5至50倍。
8.根據上述任一權利要求所述的無紡材料，其中所述層以間斷方式相互粘合。
9.根據上述任一權利要求所述的無紡材料，其中所述紡粘層由從以下材料構成的組 中選出的材料制成，這些材料即聚酯、PLA、聚烯烴、聚丙烯和聚乙烯。
10.根據上述任一權利要求所述的無紡材料，其中所述熔噴層由從以下材料構成的 組中選出的材料制成，這些材料即聚酯、聚烯烴、聚丙烯、聚氨酯、乳膠、彈性粘合 劑、彈性體聚乙烯和彈性體聚丙烯。
11.根據上述任一權利要求所述的無紡材料，其中所述電紡層由從以下材料構成的組 中選出的材料制成，這些材料即PVA、PVA C、PA 6、PA 6/12、PA 12、PAA、PAN、 PEOX、PESO、PS、PUR、PVP> PVP>聚烯烴、聚丙烯和聚乙烯。
12.一種無紡材料，該無紡材料包括 平均孔徑在70至120微米之間的紡粘層； 與所述紡粘層相鄰并且平均孔徑在15至25微米之間的熔噴層；以及 與所述熔噴層相鄰并且平均孔徑在500納米至2微米之間的電紡層；其中，所述電紡層的基重為至少0.2g/m2，所述熔噴層的總基重為所述電紡層的總基 重的至少兩倍，并且所述材料中的所有熔噴層的總基重構成該材料的基重的至少3%。
13.根據權利要求12所述的無紡材料，其中 所述紡粘層包括平均直徑在12至25微米之間的纖維； 所述熔噴層包括平均直徑在2至5微米之間的纖維；并且 所述電紡層包括平均直徑在100至400納米之間的納米纖維。
14.根據權利要求13所述的無紡材料，其中所述紡粘層包括平均直徑在12至20微米 之間的纖維。
15.根據權利要求12至14中任一項所述的無紡材料，其中所述紡粘層的平均孔徑為 相鄰的所述熔噴層的平均孔徑的2.8至8倍。
16.根據權利要求12至15中任一項所述的無紡材料，其中所述熔噴層的平均孔徑為 相鄰的所述電紡層的平均孔徑的7.5至50倍。
17.根據權利要求12至16中任一項所述的無紡材料，其中所述紡粘層的纖維的平均 直徑為所述熔噴層的纖維的平均直徑的2.4至10倍。
18.根據權利要求12至17中任一項所述的無紡材料，其中所述熔噴層的纖維的平均 直徑為所述電紡層的纖維的平均直徑的5至50倍。
19.根據權利要求12至18中任一項所述的無紡材料，其中所述層以間斷方式相互粘合。
20.根據權利要求12至19中任一項所述的無紡材料，其中所述紡粘層由從以下材料 構成的組中選出的材料制成，這些材料即聚酯、PLA、聚烯烴、聚丙烯和聚乙烯。
21.根據權利要求12至20中任一項所述的無紡材料，其中所述熔噴層由從以下材料 構成的組中選出的材料制成，這些材料即聚酯、聚烯烴、聚丙烯、聚氨酯、乳膠、彈 性粘合劑、彈性體聚乙烯和彈性體聚丙烯。
22.根據權利要求12至21中任一項所述的無紡材料，其中所述電紡層由從以下材 料構成的組中選出的材料制成，這些材料即PVA、PVAC> PA 6、PA 6/12、PA 12、 PAA、PAN、PEOX、PESO、PS、PUR、PVP> PVP> 聚烯烴、聚丙烯和聚乙烯。
全文摘要
提供一種無紡材料，其包括紡粘層，該紡粘層包括平均直徑在12至25微米之間的纖維；熔噴層，該熔噴層與所述紡粘層相鄰并包括平均直徑在2至5微米之間的纖維；以及電紡層，該電紡層與所述熔噴層相鄰并包括平均直徑在100至400納米之間的納米纖維。所述電紡層的基重為至少0.2g/m2，所述熔噴層的總基重為所述電紡層的總基重的至少兩倍，并且所述材料中的所有熔噴層的總基重構成該材料的基重的至少3％。此外，所述紡粘層的平均孔徑可在70至120微米之間，所述熔噴層的平均孔徑可在15至25微米之間，并且所述電紡層的平均孔徑可在500納米至2微米之間。
文檔編號D04H13/00GK102016150SQ200980116095
公開日2011年4月13日 申請日期2009年5月5日 優先權日2008年5月5日
發明者艾查伊·邦內 申請人:艾維夠產業1953有限公司